Energia Mecanica

Energía Mecánica

La energía existe en el universo en varias formas: energía mecánica, energía electromagnética, energía química, energía termal, y energía nuclear. En términos simples, el universo no es más que una transformación continua de energía. Podemos definir el concepto energía como la habilidad de causar cambios. Es decir, un objeto tiene energía si posee la habilidad de causar cambios en las propiedades físicas o químicas de otros objetos.

La energía mecánica de un objeto está asociada a su velocidad y su posición. Resulta imposible observar la energía mecánica de un objeto. Sin embargo, podemos estudiar la energía mecánica cuando se transforma de una forma a otra o cuando se transfiere de un lugar a otro. A esta transformación o transferencia de energía la llamamos trabajo. Normalmente el concepto trabajo es asociado al esfuerzo físico o mental a través del cual en ocasiones obtenemos una remuneración económica. Sin embargo, en la ciencia trabajo se refiere única y exclusivamente a la transformación o transferencia de energía.

Consideremos un objeto que se mueve cierto desplazamiento “d”, bajo la acción de una fuerza “F”, constante. El trabajo realizado por la fuerza se define como el producto de la magnitud de la fuerza que actúa en dirección del desplazamiento y la magnitud del desplazamiento.

W = F d

De acuerdo a la definición de trabajo, una fuerza realiza trabajo en un objeto cuando las siguientes dos condiciones se cumplen:

1. el objeto se desplaza

2. la fuerza es en la dirección del desplazamiento

Si aplicamos una fuerza sobre un objeto y el mismo no se desplaza, podemos concluir que el trabajo realizado es cero. Aunque nos agotemos físicamente, no se habrá realizado trabajo.

La primera ley de Newton establece que: “Un objeto en reposo o en movimiento con velocidad constante, es decir en línea recta con rapidez constante, permanecerá así hasta que una fuerza externa no balanceada actúe sobre él”. Es decir, para cambiar el movimiento de un objeto, hace falta la acción de una fuerza. Esta fuerza causará un cambio en el estado mecánico del objeto, por lo que podemos concluir que la misma realiza trabajo. En otras palabras, ocurre una transferencia o transformación de energía. Esta energía transferida o transformada producirá un cambio observable en el movimiento del objeto.

Cuando una fuerza no balanceada actúa sobre un objeto, este acelera (F = ma). Si el objeto se desplaza una cierta magnitud “d” entonces la fuerza habrá realizado trabajo.

W = F d

W = (m a) d

Mientras la fuerza actúa en el objeto; ésta realiza trabajo en el objeto transfiriendo energía. El desplazamiento está dado por la ecuación

d = ½ (vf + vi)t

y la definición de aceleración

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